JP7296052B2 - Powder supply device and image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、粉体補給装置及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a powder replenishing device and an image forming apparatus.
従来、粉体容器から粉体を搬送するための粉体搬送路を備えた粉体補給装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a powder replenishing device having a powder conveying path for conveying powder from a powder container is known.
特許文献1には、上記粉体補給装置として、トナーボトルなどの粉体容器の外側であって、粉体容器の下方に粉体容器に対して所定の間隔を開けて配置された一対の電極を有し、一対の電極間の静電容量に基づいて粉体容器内の粉体残量を検知する残量検知手段を備えたものが記載されている。残量検知手段が粉体容器内の粉体量が所定量以下であることを検知したら、粉体容器の交換を促す表示を行なう。 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-100003 discloses a powder replenishing device in which a pair of electrodes are arranged outside a powder container such as a toner bottle and below the powder container with a predetermined gap therebetween. and a residual amount detecting means for detecting the amount of powder remaining in the powder container based on the capacitance between a pair of electrodes. When the remaining amount detection means detects that the amount of powder in the powder container is equal to or less than a predetermined amount, a display prompting replacement of the powder container is displayed.
しかながら、特許文献1に記載の粉体補給装置は、粉体残量の検知を精度よく行えないおそれがあった。
However, the powder replenishing device described in
上述した課題を解決するために、本発明は、粉体容器内の粉体を搬送するための粉体搬送路を備えた粉体補給装置において、前記粉体搬送路に一対の電極を配置し、前記電極間の静電容量の変化に基づいて、前記粉体搬送路内の粉体量を検知し、前記粉体搬送路の一部を、前記一対の電極で構成したことを特徴とするものである。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a powder replenishing device having a powder conveying path for conveying powder in a powder container, wherein a pair of electrodes are arranged in the powder conveying path. and detecting the amount of powder in the powder conveying path based on a change in capacitance between the electrodes , and forming a part of the powder conveying path with the pair of electrodes. It is.
本発明によれば、粉体残量を精度よく検知することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect the remaining amount of powder.
以下、本発明を画像形成装置としての複写機(以下、複写機500という)に適用した、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態の複写機500の概略構成図である。複写機500は、複写機装置本体(以下、プリンタ部100という)、給紙テーブル(以下、給紙部200という)及びプリンタ部100上に取り付けるスキャナ(以下、スキャナ部400という)から構成される。
An embodiment of the present invention in which the present invention is applied to a copying machine (hereinafter referred to as a copying machine 500) as an image forming apparatus will be described below.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
プリンタ部100の上部に設けられたトナー容器収容部70には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した四つの粉体物収納容器としてのトナー容器32(Y,M,C,K)が着脱自在(交換自在)に設置されている。トナー容器収容部70の下方には中間転写ユニット85が配設されている。
In the toner
中間転写ユニット85は、中間転写ベルト48、四つの一次転写バイアスローラ49(Y,M,C,K)、二次転写バックアップローラ82、複数のテンションローラ、及び、中間転写クリーニング装置等で構成される。中間転写ベルト48は、複数のローラ部材によって張架、支持されるとともに、この複数のローラ部材の1つである二次転写バックアップローラ82の回転駆動によって図1中の矢印方向に無端移動する。
The
プリンタ部100には、中間転写ベルト48に対向するように、各色に対応した四つの作像部46(Y,M,C,K)が並設されている。また、四つのトナー容器32(Y,M,C,K)の下方には、それぞれに対応した四つのトナー補給装置60(Y,M,C,K)が配設されている。そして、トナー容器32(Y,M,C,K)に収容されたトナーは、それぞれに対応するトナー補給装置60(Y,M,C,K)によって、各色に対応した作像部46(Y,M,C,K)の現像装置(粉体物使用部)内に供給(補給)される。
In the
また、図1に示すように、プリンタ部100は四つの作像部46の下方に潜像形成手段である露光装置47を備える。露光装置47は、スキャナ部400で読み込んだ原稿画像の画像情報またはパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される画像情報に基づいて、後述する感光体41の表面に対して露光し、感光体41の表面に静電潜像を形成する。プリンタ部100が備える露光装置47は、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているが、露光手段としてはLEDアレイを用いるものなど他の構成でも良い。
Further, as shown in FIG. 1, the
図2は、イエローに対応した作像部46Yの概略構成を示す模式図である。
作像部46Yは、潜像担持体であるドラム状の感光体41Yを備える。さらに、作像部46Yは、帯電手段である帯電ローラ44Y、現像手段である現像装置50Y、感光体クリーニング装置42Y、除電装置等を感光体41Yの周囲に配設した構成である。そして、感光体41Y上で、作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程)が行われて、感光体41Y上にイエロー画像が形成されることになる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the
The
なお、他の三つの作像部46(M,C,K)も、使用されるトナーの色が異なる点以外は、イエローに対応した作像部46Yとほぼ同様の構成となっていて、各感光体41(M,C,K)上にそれぞれのトナーに対応した色の画像が形成される。以下、他の三つの作像部46(M,C,K)の説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部46Yのみの説明を行うことにする。
The other three image forming units 46 (M, C, K) have substantially the same configuration as the
感光体41Yは、駆動モータによって図2中の時計回り方向に回転駆動する。そして、帯電ローラ44Yと対向する位置で、感光体41Yの表面が一様に帯電される(帯電工程)。その後、感光体41Yの表面は、露光装置47から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される(露光工程)。その後、感光体41Yの表面は、現像装置50Yとの対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される(現像工程)。
The
中間転写ユニット85の四つの一次転写バイアスローラ49(Y,M,C,K)は、それぞれ、中間転写ベルト48を感光体41(Y,M,C,K)との間に挟み込んで一次転写ニップを形成している。そして、一次転写バイアスローラ49(Y,M,C,K)に、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
The four primary transfer bias rollers 49 (Y, M, C, K) of the
現像工程でトナー像が形成された感光体41Yの表面は、中間転写ベルト48を挟んで一次転写バイアスローラ49Yと対向する一次転写ニップに達して、この一次転写ニップで感光体41Y上のトナー像が中間転写ベルト48上に転写される(一次転写工程)。このとき、感光体41Y上には、僅かながら未転写トナーが残存する。一次転写ニップでトナー像を中間転写ベルト48に転写した感光体41Yの表面は、感光体クリーニング装置42Yとの対向位置に達する。この対向位置で感光体41Y上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード42aによって機械的に回収される(クリーニング工程)。最後に、感光体41Yの表面は、除電装置との対向位置に達して、この位置で感光体41Y上の残留電位が除去される。こうして、感光体41Y上で行われる一連の作像プロセスが終了する。
The surface of the
このような作像プロセスは、他の作像部46(M,C,K)でも、イエロー作像部46Yと同様に行われる。すなわち、作像部46(M,C,K)の下方に配設された露光装置47から、画像情報に基づいたレーザ光Lが、各作像部46(M,C,K)の感光体41(M,C,K)上に向けて照射される。詳しくは、露光装置47は、光源からレーザ光Lを発して、そのレーザ光Lを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して各感光体41(M,C,K)上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体41(M,C,K)上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト48上に転写する。
Such an image forming process is performed in the other image forming units 46 (M, C, K) in the same manner as in the yellow
このとき、中間転写ベルト48は、図1中の矢印方向に走行して、各一次転写バイアスローラ49(Y,M,C,K)の一次転写ニップを順次通過する。これにより、各感光体41(Y,M,C,K)上の各色のトナー像が、中間転写ベルト48上に重ねて一次転写され、中間転写ベルト48上にカラートナー像が形成される。
At this time, the
各色のトナー像が重ねて転写され、カラートナー像が形成された中間転写ベルト48は、二次転写ローラ89との対向位置に達する。この位置では、二次転写バックアップローラ82が、二次転写ローラ89との間に中間転写ベルト48を挟み込んで二次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト48上に形成されたカラートナー像は、二次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の記録媒体P上に転写される。このとき、中間転写ベルト48には、記録媒体Pに転写されなかった未転写トナーが残存する。二次転写ニップを通過した中間転写ベルト48は、中間転写クリーニング装置の位置に達し、その表面上の未転写トナーが回収され、中間転写ベルト48上で行われる一連の転写プロセスが終了する。
The
次に、記録媒体Pの動きについて説明する。
上述した二次転写ニップに搬送される記録媒体Pは、プリンタ部100の下方に配設された給紙部200の給紙トレイ26から、給紙ローラ27やレジストローラ対28等を経由して搬送されるものである。詳しくは、給紙トレイ26には記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ27が図1中の反時計回り方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対28の二つのローラによって形成されるローラニップに向けて搬送される。
Next, the movement of the recording medium P will be explained.
The recording medium P conveyed to the secondary transfer nip described above passes from a
レジストローラ対28に搬送された記録媒体Pは、回転駆動を停止したレジストローラ対28のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト48上のカラートナー像が二次転写ニップに到達するタイミングに合わせて、レジストローラ対28が回転駆動されて、記録媒体Pが二次転写ニップに向けて搬送される。これにより、記録媒体P上に、所望のカラートナー像が転写される。
The recording medium P conveyed to the registration roller pair 28 is temporarily stopped at the roller nip position of the registration roller pair 28 whose rotational drive is stopped. Then, the registration roller pair 28 is rotationally driven in time with the timing when the color toner image on the
二次転写ニップでカラートナー像が転写された記録媒体Pは、定着装置86の位置に搬送される。定着装置86では、定着ベルト及び加圧ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラートナー像が記録媒体P上に定着される。定着装置86を通過した記録媒体Pは、排紙ローラ対29のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対29によって装置外に排出された記録媒体Pは、出力画像として、スタック部30上に順次スタックされる。こうして、複写機500における一連の画像形成プロセスが完了する。
The recording medium P onto which the color toner image has been transferred at the secondary transfer nip is conveyed to the position of the fixing
次に、作像部46における現像装置50の構成及び動作について、さらに詳しく説明する。なお、ここではイエローに対応した作像部46Yを例に挙げて説明を行うが、他色の作像部46(M,C,K)においても同様である。
Next, the configuration and operation of the developing
現像装置50Yは、図2に示すように、現像ローラ51Y、ドクタブレード52Y、二つの現像剤搬送スクリュ55Y、及び、トナー濃度検知センサ56Y等で構成される。現像ローラ51Yは、感光体41Yに対向し、ドクタブレード52Yは、現像ローラ51Yに対向する。また、二つの現像剤搬送スクリュ55Yは、二つの現像剤収容部(53Y,54Y)内に配設されている。現像ローラ51Yは、内部に固設されたマグネットローラ、及び、マグネットローラの周囲を回転するスリーブ等で構成される。第一現像剤収容部53Y及び第二現像剤収容部54Y内には、キャリアとトナーとからなる二成分の現像剤Gが収容されている。第二現像剤収容部54Yは、その上方に形成された開口を介してトナー落下搬送経路64Yに連通している。また、トナー濃度検知センサ56Yは、第二現像剤収容部54Y内の現像剤G中のトナー濃度を検知する。
The developing
現像装置50内の現像剤Gは、二つの現像剤搬送スクリュ55Yによって、攪拌されながら、第一現像剤収容部53Yと第二現像剤収容部54Yとの間を循環する。第一現像剤収容部53Y内の現像剤Gは、現像剤搬送スクリュ55Yの一方に搬送されながら現像ローラ51Y内のマグネットローラにより形成される磁界によって現像ローラ51Yのスリーブ表面上に供給され、担持される。現像ローラ51Yのスリーブは、図2の矢印で示すように反時計回り方向に回転駆動し、現像ローラ51Y上に担持された現像剤Gは、スリーブの回転にともない現像ローラ51Y上を移動する。このとき、現像剤G中のトナーは、現像剤G中のキャリアとの摩擦帯電によりキャリアとは逆極性の電位に帯電して静電的にキャリアに吸着し、現像ローラ51Y上に形成された磁界によって引き寄せられるキャリアとともに現像ローラ51Y上に担持される。
The developer G in the developing
現像ローラ51Y上に担持された現像剤Gは、図2中の矢印方向に搬送されて、ドクタブレード52Yと現像ローラ51Yとが対向するドクタ部に達する。現像ローラ51Y上の現像剤Gは、ドクタ部を通過する際にその量が適量化され、その後、感光体41Yとの対向位置である現像領域まで搬送される。現像領域では、現像ローラ51Yと感光体41Yとの間に形成された現像電界によって感光体41Y上に形成された潜像に現像剤G中のトナーが吸着される。現像領域を通過した現像ローラ51Yの表面上に残った現像剤Gはスリーブの回転に伴い第一現像剤収容部53Yの上方に達して、この位置で現像ローラ51Yから離脱される。
The developer G carried on the developing
現像装置50Y内の現像剤Gは、トナー濃度が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置50Y内の現像剤Gに含まれるトナーの現像による消費量に応じて、トナー容器32Yに収容されているトナーが、後述するトナー補給装置60Yを介して第二現像剤収容部54Y内に補給される。
第二現像剤収容部54Y内に補給されたトナーは、二つの現像剤搬送スクリュ55Yによって、現像剤Gとともに混合、攪拌されながら、第一現像剤収容部53Yと第二現像剤収容部54Yとの間を循環する。
The developer G in the developing
The toner replenished in the second
次に、トナー補給装置60(Y,M,C,K)について説明する。
図3は、トナー補給装置60Yにトナー容器32Yが設置された状態を示す模式図であり、図4は、トナー容器収容部70に四つのトナー容器32(Y,M,C,K)が設置された状態を示す概略斜視図である。
Next, the toner supply device 60 (Y, M, C, K) will be described.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which the
プリンタ部100のトナー容器収容部70に設置された各トナー容器32(Y,M,C,K)内のトナーは、各色の現像装置50(Y,M,C,K)内のトナー消費に応じて、適宜に各現像装置50(Y,M,C,K)内に補給される。このとき、各トナー容器32(Y,M,C,K)内のトナーは、トナー色ごとに設けられたトナー補給装置60(Y,M,C,K)によって補給される。なお、四つのトナー補給装置60(Y,M,C,K)やトナー容器32(Y,M,C,K)は、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造である。このため、以下、イエローに対応したトナー補給装置60Yやトナー容器32Yのみの説明を行い、他の三つの色に対応したトナー補給装置60(M,C,K)やトナー容器32(M,C,K)の説明を適宜に省略する。
The toner in each toner container 32 (Y, M, C, K) installed in the toner
トナー補給装置60(Y,M,C,K)は、トナー容器収容部70、粉体搬送路たる搬送ノズル611(Y,M,C,K)、搬送スクリュ614(Y,M,C,K)、トナー落下搬送経路64(Y,M,C,K)、容器回転駆動部91(Y,M,C,K)等で構成されている。
粉体容器たるトナー容器32Yが図5中矢印Qの方向へ移動してプリンタ部100のトナー容器収容部70に装着されると、その装着動作に連動して、トナー容器32Yの容器先端側からトナー補給装置60Yの搬送ノズル611Yが挿入される。これにより、トナー容器32Y内と搬送ノズル611Y内とが連通する。
The toner replenishing device 60 (Y, M, C, K) includes a toner
When the
トナー容器32Yは、略円筒状のトナーボトルである。そして、主として、トナー容器収容部70に非回転で保持される容器先端側カバー34Yと、容器ギア301Yが一体的に形成された容器本体33Yとから主に構成される。容器本体33Yは、容器先端側カバー34Yに対して相対的に回転可能に保持されている。
The
トナー容器収容部70は、主として、容器カバー受入部73と、容器受部72と、挿入口形成部71とで構成されている。容器カバー受入部73は、トナー容器32Yの容器先端側カバー34Yを保持するための部分であり、容器受部72は、トナー容器32Yの容器本体33Yを保持するための部分である。また、挿入口形成部71は、容器受部72と、トナー容器32Yの装着動作時における挿入口を形成する部分である。複写機500の手前側(図1の紙面垂直方向手前側)に設置された本体カバーを開放すると、トナー容器収容部70の挿入口形成部71が露呈される。そして、各トナー容器32(Y,M,C,K)の長手方向を水平方向とした状態で、複写機500の手前側から各トナー容器32(Y,M,C,K)の着脱操作(トナー容器32の長手方向を着脱方向とする着脱操作)を行う。なお、図3中のセットカバー608Yは、トナー容器収容部70の容器カバー受入部73の一部である。
The toner
容器受部72は、その長手方向の長さが、容器本体33Yの長手方向の長さとほぼ同等になるように形成されている。また、容器カバー受入部73は容器受部72における長手方向(着脱方向)の容器先端側に設けられ、挿入口形成部71は容器受部72における長手方向の一端側に設けられている。そのため、トナー容器32Yの装着動作にともない、容器先端側カバー34Yは、挿入口形成部71を通過した後に、しばらく容器受部72上を滑動して、その後に容器カバー受入部73に装着されることになる。
The
容器先端側カバー34Yが容器カバー受入部73に装着された状態で、駆動モータや駆動ギア等で構成されている容器回転駆動部91Yから容器本体33Yに具備された容器ギア301Yに回転駆動が入力される。これにより、容器本体33Yが図3中の矢印A方向に回転駆動される。容器本体33Y自体が回転することで、容器本体33Yの内周面に螺旋状に形成された螺旋状突起302Yによって、容器本体33Yの内部に収容されたトナーが容器本体長手方向に沿って図3中の左側から右側へ搬送される。
With the container front
容器本体33の容器先端側カバー側(図中右側)には、容器先端側カバー側に搬送されてきたトナーを、容器本体33の回転によって上方に汲み上げる汲み上げ部を有している。この汲み上げ部により、トナー容器に挿入された搬送ノズル611よりも上方にトナーが汲み上げられ、搬送ノズル611Yのトナー容器側端部に設けられたノズル開口610(図5参照)に落下することで、搬送ノズル611内にトナーが供給される。
The container main body 33 has a scooping portion on the container front end cover side (the right side in the figure) that scoops up the toner conveyed to the container front end cover side by the rotation of the container main body 33 . This scooping portion scoops up the toner above the conveying
搬送ノズル611Y内には、搬送スクリュ614Yが配置されており、容器回転駆動部91Yから搬送スクリュギア605Yに回転駆動が入力されることで、搬送スクリュ614Yが回転し、搬送ノズル611Y内に供給されたトナーを搬送する。搬送ノズル611Yの搬送方向下流端は、トナー落下搬送経路64Yに接続されており、搬送スクリュ614Yによって搬送されたトナーは、トナー落下搬送経路64Yを自重落下して現像装置50Y(第二現像剤収容部54Y)内に補給される。
A conveying
トナー容器32(Y,M,C,K)は、それぞれ、寿命に達したとき(収容するトナーがほとんどすべて消費されて空になったとき)に新品のものに交換される。トナー容器32の長手方向における容器先端側カバー34とは反対側の端部には把手部303が設けられており、交換の際には、作業者が把手部303を握って引き出すことで、装着されたトナー容器32を取り外すことが出来る。 Each of the toner containers 32 (Y, M, C, K) is replaced with a new one when it reaches the end of its life (when almost all the contained toner is consumed and becomes empty). A handle 303 is provided at the end of the toner container 32 opposite to the container front end cover 34 in the longitudinal direction. The toner container 32 can be removed.
上述した露光装置47で用いる画像情報に基づいて制御部90がトナー消費量を算出し、制御部90が現像装置50Yへのトナーの供給を要すると判断する場合がある。また、トナー濃度検知センサ56Yの検知結果に基づいて現像装置50Y内のトナー濃度が低下したことを制御部90にて検出する場合がある。これらの場合は、制御部90の制御によって容器回転駆動部91Yを回転駆動し、トナー容器32Yの容器本体33Yと搬送スクリュ614Yとを所定時間回転させて現像装置50Yへのトナー補給を行う。また、搬送ノズル611Y内に配置された搬送スクリュ614Yを回転することによってトナーの補給を行っているため、搬送スクリュ614Yの回転数を検出することで、トナー容器32Yからのトナー供給量を精度良く算出することもできる。
The
トナー補給装置60Yでは、搬送スクリュ614Yの回転数によって現像装置50Yへのトナーの供給量を制御している。このため、搬送ノズル611Yを通過したトナーは、現像装置50Yへの供給量を制御されることなく、トナー落下搬送経路64Yを介して、直接に現像装置50Yへと搬送される。本実施形態のように、搬送ノズル611Yをトナー容器32Yに挿入するトナー補給装置60Yであっても、トナーホッパ等のトナー貯留部を設けてもよい。そして、このトナー貯留部から現像装置50Yへのトナーの搬送量を制御することで、現像装置50Yへのトナーの供給量を制御する構成としてもよい。しかし、本実施形態のトナー補給装置60Yのように、トナー貯留部を設けない構成であれば、トナー補給装置60Yの小型化を図ることができ、複写機500全体の小型化を図ることができる。
In the
また、本実施形態のトナー補給装置60Yでは、搬送ノズル611Y内に供給されたトナーを搬送スクリュ614Yによって搬送する構成としているが、搬送ノズル611Y内に供給されたトナーを搬送する構成としては、スクリュ部材に限るものではない。粉体ポンプを用いて搬送ノズル611Yの開口部に負圧を発生させる構成など、スクリュ部材以外によって搬送力を付与する構成であってもよい。
Further, in the
次に、本実施形態の特徴部であるトナー残量検知について説明する。
トナー容器内のトナーがなくなったこと(トナーエンド)を検出する方法としてはトナー容器32Yからのトナー排出動作の回数や時間、また現像装置50から感光体に現像したトナー量から予測する方法と、トナー容器32Yから排出されたトナーを一時的に貯蔵するサブホッパを設け、サブホッパに一時貯留したトナーの高さを圧電センサよって検知して、トナー容器内のトナーがなくなったことを判定する方式がある。しかし、トナー容器32Yからのトナー排出動作の回数や時間、また現像装置50から感光体に現像したトナー量から予測する方法は、環境条件などの誤差によりトナー供給量がばらついたり消費量がばらついたりするため精度が悪い。
Next, detection of remaining amount of toner, which is a feature of this embodiment, will be described.
As a method of detecting when the toner in the toner container has run out (toner end), there is a method of estimating from the number and time of the toner discharge operation from the
また、トナー容器32Yから排出されたトナーを一時的に貯蔵するサブホッパを設け、サブホッパに設けた圧電センサよってトナーエンドを判定する方式は、サブホッパを設けるため、装置のコストアップや、装置の大型化につながるおそれがある。また、圧電センサによるトナーエンド検知では、振動させた圧電センサのセンサ部にトナーが接触しているときと、接触しないときとでセンサ部にかかる圧力が変化することで振動条件が変化してトナーの有無が検出される。そして、トナー容器内のトナーが無くなり、サブホッパにトナーが供給されなくなり、サブホッパ内のトナー高さが減少すると、圧電センサがトナー無しを検出する。これにより、トナー容器内のトナーがなくなったことを検出することができる。しかし、圧電センサよるトナーエンド検知においては、センサ部にトナーが固着すると、振動条件が変化するため精度の高い検出ができないおそれがある。このため、センサ部を定期的に清掃する必要があるという課題がある。また、トナーの流動性によって、センサ部にかかる圧力が異なり、振動条件が変化するため精度の高い検出を行なうことができない。
In the method of providing a sub-hopper for temporarily storing the toner discharged from the
また、一対の電極を、トナー容器の下部にトナー容器に対して所定の間隔を開けて並列に配置し、一対の電極間の静電容量に基づいてトナー容器内のトナー残量を検知する技術も知られている(例えば、特許文献1)。しかしながら、トナー容器は空になったら、満杯のトナー容器と交換される。そのため、トナー容器毎の形状誤差により、一対の電極とトナー容器との間の距離が変動し、静電容量とトナー量との関係が交換されるトナー容器毎に異なり、精度のよいトナーエンド検知ができないおそれがある。 In addition, a pair of electrodes are arranged in parallel at the bottom of the toner container with a predetermined gap from the toner container, and the remaining amount of toner in the toner container is detected based on the capacitance between the pair of electrodes. is also known (eg, Patent Document 1). However, when the toner container is empty, it is replaced with a full toner container. Therefore, the distance between the pair of electrodes and the toner container fluctuates due to the shape error of each toner container, and the relationship between the electrostatic capacity and the toner amount is different for each toner container. may not be possible.
また、本実施形態のようにトナー容器32が回転する構成においては、トナー容器32の回転時に偏心が生じることがある。このような偏心があると、一対の電極とトナー容器32との間の距離が変動し、トナー量と静電容量との関係が変動し、精度のよいトナーエンド検知ができないおそれがある。 In addition, in the configuration in which the toner container 32 rotates as in the present embodiment, eccentricity may occur when the toner container 32 rotates. If there is such eccentricity, the distance between the pair of electrodes and the toner container 32 fluctuates, and the relationship between the toner amount and the electrostatic capacity fluctuates, which may make it impossible to accurately detect toner end.
また、トナーは粉体であるため、液体とは異なり水平方向において、量がばらつくおそれがある。従って、一対の電極でトナー容器の一部の静電容量を検知する構成において、例えば、静電容量を検知する箇所のトナー量が、他の箇所よりも少なくなった場合は、トナー容器内に十分トナーがあるにもかかわらず、トナー容器内のトナーが残り僅かと検知するおそれがある。 Further, since toner is powder, unlike liquid, there is a possibility that the amount of toner varies in the horizontal direction. Therefore, in a configuration in which a pair of electrodes detects the capacitance of a portion of the toner container, for example, if the amount of toner in the portion where the capacitance is detected becomes smaller than that in other portions, Even though there is sufficient toner, it may be detected that there is little toner left in the toner container.
そこで、トナー容器全体の静電容量を一対の電極で検知することも考えられる。しかし、トナー容器は、頻繁に交換が発生しないように、それなりの大きさを有している。そのため、トナー容器全体の静電容量を一対の電極で検知する場合、電極が大型化してしまい、コストアップに繋がる。また、電極間の距離が離れてしまい、感度よく静電容量を検知できないおそれもある。 Therefore, it is conceivable to detect the electrostatic capacity of the entire toner container with a pair of electrodes. However, the toner container has a certain size so that frequent replacement does not occur. Therefore, when the electrostatic capacity of the entire toner container is detected by a pair of electrodes, the size of the electrodes is increased, leading to an increase in cost. In addition, the distance between the electrodes increases, and there is a possibility that the capacitance cannot be detected with high sensitivity.
そこで、本実施形態では、粉体搬送路である搬送ノズル611Yに一対に電極を配置して、粉体搬送路の静電容量の変化に基づいて、トナー容器のトナー残量を検知する構成とした。以下に、具体的に説明する。
Therefore, in the present embodiment, a pair of electrodes are arranged on the conveying
図5は、トナー補給装置とトナー容器の要部断面図であり、図6は、図5のA-A断面図である。
図5、図6に示すように、円筒状の搬送ノズル611Yの外側に搬送ノズルのトナー搬送方向から見た形状が円弧状(図6参照)で、トナー搬送方向に所定の長さを有する(図5参照)電極65及び66が設置されている。電極65,66は導電性の部材であれば材質は任意であり、薄い導電性テープでもよい。図6に示すように、電極65は搬送ノズル611の上部を覆い、電極66は搬送ノズルの下部を覆っている。電極65,66は、図5に示すように、それぞれ制御部90に接続されている。
5 is a cross-sectional view of the main parts of the toner replenishing device and the toner container, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
As shown in FIGS. 5 and 6, outside the cylindrical conveying
制御部90は、電極65,66にバイアスを印加し、静電容量を計測する。静電容量の計測方法は一般的な方法でよく、本実施形態では充電法(定電圧または定電流を電極間に印加し、充電到達ポイントの時間と電圧または電流の関係から静電容量を測定する)により計測した。ここで計測される静電容量は電極間の誘電率により変化する。トナーは、空気よりも誘電率が高い。従って、搬送ノズル内のトナー量によって誘電率が変化する。よって、搬送ノズル内のトナー量によって静電容量が変化する。これにより、静電容量を計測することで、搬送ノズル内のトナー量を検出することができる。
The
制御部90は、二つの電極間の静電容量が所定の値よりも小さくなったときにトナー容器内にトナーがほとんどないトナーエンドを報知する。具体的には、制御部90は、二つの電極間の静電容量が所定の値よりも小さくなったとき、トナーエンドと判定する。そして、トナーエンドと判定したときは、トナーエンドの報知として、複写機の表示部92に、トナー容器の交換を促す表示を行なう。
The
図7は、静電容量とトナー補給量との関係を調べたグラフである。
トナー補給量は、上述したトナー補給装置でトナー容器32および搬送スクリュ614を0.5秒駆動(補給動作)、4.5秒停止を繰り返し、0.5秒駆動時にトナー落下搬送経路64に落下したトナーを天秤で計測した。静電容量は、電極65,66にバイアスを印加して静電容量値を計測した。また、搬送ノズル内が空の状態から計測を開始し、途中でトナー容器を取り外して擬似的にトナーエンド状態を作った後、再びトナー容器をセットした。そして、所定時間経過後に再びトナー容器を取り外した。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between electrostatic capacity and toner replenishment amount.
The amount of toner replenished is such that the toner container 32 and the conveying
図7に示すように、トナー補給量の増減と静電容量値の増減とが一致していることが分かる。これは、空の状態の搬送ノズル611にトナー容器からトナーが供給されることで、搬送ノズル内にトナーが徐々に満たされていき、それに伴いトナー落下搬送経路64に落下するトナー量が増えていき、トナー補給量が増加していく。また、搬送ノズル内にトナーが徐々に満たされていくことで、誘電率が徐々に大きくなり、静電容量も増加する。一般的にトナー容器から搬送ノズルへのトナー供給量は、搬送スクリュのトナー搬送量よりも多いため、搬送ノズル内にトナーが満たされた後は、その状態が維持され、トナー補給量がほぼ一定値に安定する。また、搬送ノズル内にトナーが満たされた状態が維持されることで、静電容量の値もほぼ一定となる。
As shown in FIG. 7, it can be seen that the increase/decrease in the toner replenishment amount coincides with the increase/decrease in the capacitance value. This is because the empty conveying
トナー容器を取り外し、搬送ノズル611へのトナー供給がなくなると、搬送ノズル内のトナー量が徐々に低下し、トナー補給量が低下する。搬送ノズル内のトナー量が徐々に低下することで、誘電率が徐々に低下し、静電容量が下がる。よって、トナー補給量と、搬送ノズル内のトナー量とには相関がある。
When the toner container is removed and the supply of toner to the conveying
そして、図7に示すように、トナー容器を取り外して擬似的作り出したトナーエンドの際に静電容量が低下するため、静電容量が閾値を下回ったら、トナーエンドと判定することができる。これにより、搬送ノズル内の静電容量の変化に基づいて、トナーエンドの判定を行うことができることがわかる。 Then, as shown in FIG. 7, the electrostatic capacitance decreases when the toner container is detached and simulated toner end. Therefore, when the electrostatic capacitance falls below the threshold value, it can be determined that the toner is exhausted. As a result, it can be seen that the toner end can be determined based on the change in the electrostatic capacitance in the conveying nozzle.
このように、搬送ノズル内の静電容量の変化に基づいて、トナーエンドの判定を行うことで、トナー容器内の静電容量の変化に基づいて、トナーエンドの判定を行うものに比べて、以下の利点を得ることができる。すなわち、搬送ノズル611は、トナー容器32とは異なり、頻繁に交換されるものではなく、一般的に装置内の所定の位置に固定されている。従って、電極65,66と搬送ノズル611との距離が変動することはほぼない。これにより、搬送ノズル611内のトナー量と静電容量との相関関係が変化することがなく、精度のよいトナーエンド検知を維持することができる。
In this way, the determination of the toner end is made based on the change in the electrostatic capacity inside the conveying nozzle, so that the toner end is determined based on the change in the electrostatic capacity inside the toner container. You can get the following benefits: That is, unlike the toner container 32, the conveying
また、トナー容器32は搬送ノズル611に比べて、外径が大きいため、一対の電極65,66でトナー容器32の上下を覆うように配置しようとした場合、電極が大型化してしまい、装置のコストアップに繋がる。また、電極間の距離が離れるため、感度のよく静電容量を検知できない。一方、搬送ノズル611は、トナー容器32に比べて、小径なので、図6に示すように一対の電極65,66で、搬送ノズル611の上下に配置してもトナー容器32の上下に一対の電極を配置する場合に比べて、電極の小型化を図れ、装置のコストダウンを図ることができる。
また電極間の距離を、トナー容器32の上下にそれぞれ電極を配置する場合に比べて、短くすることができ、感度よく静電容量を検知することができる。
Further, since the outer diameter of the toner container 32 is larger than that of the conveying
In addition, the distance between the electrodes can be shortened compared to the case where the electrodes are arranged above and below the toner container 32, respectively, and the capacitance can be detected with high sensitivity.
また、図6に示すように、一対の電極65,66で、搬送ノズル611の上下を覆うように配置することで、搬送ノズル611の搬送方向に直交する断面において、搬送ノズル内の全部が一対の電極間の電気力線(電界)に含まれるため、精度よく搬送ノズル内のトナー量変化を静電容量に基づいて検出することができる。
Further, as shown in FIG. 6, by arranging the pair of
また、本実施形態では、一対の電極65,66を搬送ノズル611の外側に配置してトナーエンドの検出を行なうので、電極65,66にトナーなどが付着して汚れるのを抑制することができる。これにより、定期的な清掃を行なわずとも、良好な検知結果を維持することができる。さらに、圧電センサとは異なり、トナーの流動状態によって検出結果が変化することがない。これにより、圧電センサに比べて、精度の高いトナーエンド検知を行なうことができる。
In addition, in this embodiment, the pair of
また、電極65,66の搬送ノズル内のトナー搬送方向長さは、なるべく長い方が好ましい。電極65,66のトナー搬送方向長さを長くすることで、広い範囲のトナー量を検知できるので、トナー搬送方向におけるトナー量の変動の影響を受け難くなり、精度の高い検知を行なうことができる。また、図6に示すように、電極の端部間の距離L1は、なるべく離した方が好ましい。
Moreover, the length of the
また、搬送ノズル内の搬送スクリュ614は、絶縁性部材である。これは、搬送スクリュ614が導電性の場合、搬送スクリュ614の影響で静電容量を変動するおそれがあるからである。搬送スクリュ614を、絶縁性部材で構成することで、精度よくトナーエンドを検知することができる。
Also, the conveying
また、本実施形態では、搬送ノズル611を上下で覆うように一対の電極65,66を配置しているが、図8に示すように、搬送ノズルを左右で覆うように一対の電極65,66を配置してもよい。また、図9に示ように、搬送ノズルを斜めから覆うようにしてもよい。
In addition, in this embodiment, the pair of
また、本実施形態では一対の電極65,66を、搬送ノズル611の外径に沿った円弧状にしているが、一対の電極を平行平板としてもよい。円弧状の場合は、後述するように、電極の端部間の電気力線の密度が他よりも高くなる。その結果、組み付け誤差により端部間の距離(図6のL1)が規定に対して少しでもずれると、静電容量が大きく変動するため、装置毎にキャリブレーションを行なう必要があり、製造コストが増加するおそれがある。また、搬送ノズル内で搬送方向と直交する方向において、トナーが偏在するときと一様に存在するときとで、静電容量が異なる場合がある。
一方、平行平板とすることで、電極間の電気力線が均一であり、多少、組み付け誤差があっても、静電容量が大幅に変動することがない。その結果、キャリブレーションを不要にでき、製造コストの増加を抑えることができる。また、平行平板とすることで、搬送ノズル内でトナーが偏在したときと、一様に存在したときとで、静電容量が変化することがなく、安定したトナーエンドの検知を行なうことができる。一方、一対の電極を円弧状とすることで、後述するように、感度を上げることができ、精度よくトナーエンドの検知を行なうことができるという利点がある。
Also, in the present embodiment, the pair of
On the other hand, by using parallel plates, the lines of electric force between the electrodes are uniform, and even if there is some assembly error, the capacitance does not fluctuate significantly. As a result, calibration can be made unnecessary, and an increase in manufacturing cost can be suppressed. In addition, by using parallel plates, the electrostatic capacity does not change when the toner is unevenly distributed in the conveying nozzle and when the toner is evenly distributed, and the toner end can be detected stably. . On the other hand, by forming the pair of electrodes in an arc shape, as will be described later, there is an advantage that the sensitivity can be increased and the end of toner can be detected with high accuracy.
また、本実施形態では、一対の電極の円弧の半径を、搬送ノズルの外周面の半径とほぼ同一にして、電極の内周面を搬送ノズルの外周面に密着させているが、搬送ノズルの外周面に対して所定の間隔を開けて配置してもよい。一対の電極を、搬送ノズルの外周面に密着させることで、搬送ノズルが熱膨張した際に、一対の電極間の距離が変動しトナー量に応じた静電容量が変動するおそれがある。一方、一対の電極を搬送ノズルの外周面に対して所定の間隔を開けて配置することで、搬送ノズルの熱膨張などにより一対の電極間の距離が変動することがなく、安定的にトナーエンドの検知を行なうことができる。
なお、一対の電極を搬送ノズルの外周面に密着させることで、電極間の距離を近づけることができ、感度を高めることができる。従って、一対の電極を搬送ノズルの外周面に密着させるか、一対の電極を搬送ノズルの外周面に対して所定の距離を開けて配置するかは、装置の構成などにより適宜選択すればよい。
Further, in this embodiment, the radius of the arc of the pair of electrodes is made substantially the same as the radius of the outer peripheral surface of the carrier nozzle, and the inner peripheral surface of the electrode is brought into close contact with the outer peripheral surface of the carrier nozzle. You may arrange|position at predetermined intervals with respect to an outer peripheral surface. By bringing the pair of electrodes into close contact with the outer peripheral surface of the conveying nozzle, when the conveying nozzle thermally expands, the distance between the pair of electrodes may fluctuate, and the capacitance corresponding to the amount of toner may fluctuate. On the other hand, by arranging the pair of electrodes with a predetermined distance from the outer peripheral surface of the conveying nozzle, the distance between the pair of electrodes does not fluctuate due to thermal expansion of the conveying nozzle, etc., and the toner runs out stably. can be detected.
By bringing the pair of electrodes into close contact with the outer peripheral surface of the carrier nozzle, the distance between the electrodes can be shortened, and the sensitivity can be enhanced. Therefore, whether the pair of electrodes is brought into close contact with the outer peripheral surface of the carrier nozzle or the pair of electrodes is arranged with a predetermined distance from the outer peripheral surface of the carrier nozzle may be appropriately selected depending on the configuration of the apparatus.
また、搬送ノズル611の一部を一対の電極65,66で構成するようにしてもよい。
図10は、搬送ノズル611の一部を一対の電極65,66で構成したトナー補給装置とトナー容器の要部断面図である。また、図11(a)は、図10の破線Kの拡大図であり、図11(b)は、図11(a)のB―B断面図である。
図10,図11に示すように、樹脂製の搬送ノズルの位置部の上部と下部とを切り欠いて、これら切り欠いた部分に、電極65、66を嵌め込んで、一対の電極で搬送ノズル611の外壁の一部を構成する。
Also, a part of the
FIG. 10 is a cross-sectional view of the main parts of a toner replenishing device and a toner container in which part of the conveying
As shown in FIGS. 10 and 11, the upper and lower parts of the position of the resin carrier nozzle are cut out, and
このように、一対の電極65,66を、搬送ノズル611の一部とすることで、搬送ノズル611の外周面に一対の電極65,66を密着させる構成に比べて、搬送ノズル611の厚み分、電極間の距離を近づけることができ、感度を上げる(トナー量の変化に対する静電容量の変化を大きくする)ことができる。
By forming the pair of
また、搬送ノズル611は、樹脂であり熱膨張しやすい。そのため、一対の電極を搬送ノズルの外周面に密着させる構成とした場合は、電極間の距離が変化し、トナー量と静電容量との関係が装置内温度によって変化するおそれがある。しかし、金属部材からなる一対の電極65,66を、搬送ノズル611の一部とすることで、搬送ノズル611の熱膨張の影響が抑制され、電極間の距離が変化するのを抑制することができる。これは、金属部材は、熱膨張係数が小さいからである。これにより、トナー量と静電容量との関係のばらつきを抑制することができる。
Further, the conveying
また、樹脂からなる搬送ノズルは、トナーとの摩擦により帯電し、トナーが搬送ノズルの内周面に付着するおそれがある。一対の電極を搬送ノズルの外周面に密着させている箇所で、このようなトナー付着が発生していると、実際は、搬送ノズル内のトナーが、規定量以下となり、トナー容器32がトナーエンド状態であっても、静電容量が閾値を下回らず、誤検知するおそれがある。
一方、一対の電極65,66を、搬送ノズル611の一部とすることで、搬送ノズル内のトナーが電極65,66に摺擦しても、電極65、66は摩擦帯電することがなく、一対の電極が配置された静電容量検知領域で、搬送ノズル内のトナーが内周面に付着するのを抑制することができる。よって、トナーエンドの誤検知を抑制することができる。
In addition, the conveying nozzle made of resin may be charged due to friction with the toner, and the toner may adhere to the inner peripheral surface of the conveying nozzle. If such toner adhesion occurs at the location where the pair of electrodes are in close contact with the outer peripheral surface of the conveying nozzle, the amount of toner in the conveying nozzle actually becomes less than the specified amount, and the toner container 32 is in a toner end state. Even so, the capacitance does not fall below the threshold, and there is a risk of erroneous detection.
On the other hand, by forming the pair of
また、樹脂は材質にもよるが、吸湿し静電容量が変化するおそれがある。そのため、樹脂製の搬送ノズルの外周に一対の電極65,66場合は、搬送ノズルの静電容量の変化の影響を受けてしまい、トナー量と静電容量との関係が変わってしまうおそれがある。これに対し、一対の電極65,66を、搬送ノズル611の一部とすることで、搬送ノズル611の静電容量の変化の影響を受けることがなく、トナー量と静電容量との関係が変化するのを抑制し、精度よくトナーエンドの検知を行なうことができる。
Also, depending on the material, the resin may absorb moisture and change the capacitance. Therefore, in the case of the pair of
図12は、搬送ノズル611を上下で覆うように一対の電極65,66を配置したときの搬送ノズル内のトナー高さと静電容量との関係と、搬送ノズル611を左右で覆うように一対の電極65,66を配置したときの搬送ノズル内のトナー高さと静電容量との関係を示すグラフである。また、図13は、図12に示すトナー高さについて説明する図である。本実施形態では、トナー容器32に十分にトナーがあるときは、搬送ノズル内のトナー高さは、ほぼ「4」である。
FIG. 12 shows the relationship between the height of the toner in the conveying nozzle and the capacitance when the pair of
図12に示すように、電極65,66を上下配置したものは、トナー高さが3~2の間で傾き(トナー高さの変化に対して静電容量の変化が大きい)が大きく感度が高い傾向が得られた。これとは逆に、電極65,66を左右配置したものは、トナー高さが1~0の間で傾きが大きく感度が高い傾向が得られた。これは、上下配置したものは、図14に示すように電極間の距離が近い電極の端部付近の図中破線で囲った範囲Dで電気力線が密となり感度が高くなる。従って、トナー高さが、その範囲Dで変動するときに、静電容量の変化が大きくなる。よって、高さ3~2の間で傾きが大きい結果が得られたと考えられる。
As shown in FIG. 12, when the
トナーエンドと判定する静電容量の閾値周辺で、感度を高く(トナー高さの変化に対する静電容量の変化を大きく)することで、感度よくトナーエンドを判定することができ好ましい。また、本実施形態では、トナー容器32にトナーが無くなってからできるだけ早期にトナーエンドが検知できるようにするのが好ましい。これは、本実施形態ではサブホッパを設けていないので、トナー容器内のトナーが無くなってから、短い期間で現像装置へのトナー供給量がほとんどない状態となってしまうからである。従って、トナー容器内のトナーが残り僅かとなり、搬送ノズルへのトナー供給量が低下し、搬送ノズル内のトナー量が減少し始める段階でトナーエンドと判定するのが好ましい。よって、本実施形態では、トナー高さが2~3付近での静電容量値を、トナーエンド判定の閾値するのが好ましい。従って、左右に電極を配置した場合よりもトナー高さが2~3付近での感度がよい上下に電極を配置した方が、感度よくトナーエンド判定を行うことができる。よって、図6に示した上下に電極を配置するのが好ましい。 It is preferable that the toner end can be determined with high sensitivity by increasing the sensitivity (increasing the change in the capacitance with respect to the change in the toner height) around the threshold value of the capacitance for judging the toner end. Further, in the present embodiment, it is preferable to detect toner end as early as possible after the toner container 32 runs out of toner. This is because, since the sub-hopper is not provided in this embodiment, almost no toner is supplied to the developing device in a short period of time after the toner in the toner container runs out. Therefore, it is preferable to determine toner end at the stage when the amount of toner remaining in the toner container becomes very small, the amount of toner supplied to the conveying nozzle decreases, and the amount of toner in the conveying nozzle begins to decrease. Therefore, in the present embodiment, it is preferable to set the electrostatic capacitance value when the toner height is around 2 to 3 as the threshold value for the toner end determination. Therefore, the upper and lower electrodes, which are more sensitive when the toner height is about 2 to 3, can perform the toner end determination with higher sensitivity than when the electrodes are arranged on the left and right sides. Therefore, it is preferable to arrange the electrodes vertically as shown in FIG.
また、例えば、サブホッパを有しており、トナー容器内のトナーが無くなってから、ある程度の期間は所定のトナー量を現像装置に供給可能な場合は、トナー容器内のトナーを出し尽くしてから、トナーエンドと判定してもよい。このように、トナー容器内のトナーを出し尽くしてから、トナーエンドと判定する場合は、トナー高さ0~1付近での感度がよい左右に電極を配置するのが好ましい。 Further, for example, if a sub-hopper is provided and a predetermined amount of toner can be supplied to the developing device for a certain period of time after the toner in the toner container has run out, after the toner in the toner container is exhausted, It may be determined that the toner has run out. In this way, when it is determined that the toner is exhausted after the toner in the toner container has run out, it is preferable to arrange the electrodes on the left and right sides where the sensitivity is good at a toner height of about 0 to 1.
図15は、図9に示す搬送ノズル611を斜めから覆うよう一対の電極65,66を配置したときのトナー高さと静電容量との関係を示すグラフである。
図15の破線は、図6の電極の配置に対して、図中時計回りに45°(+45°)傾けた(図9参照)ときのトナー高さと静電容量との関係を示したものであり、図中実線は、図6の電極の配置に対して、図中反時計回りに45°(-45°)傾けたときのトナー高さと静電容量との関係を示したものである。
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the toner height and the capacitance when a pair of
The dashed line in FIG. 15 shows the relationship between the toner height and the capacitance when the electrode arrangement in FIG. 6 is tilted clockwise by 45° (+45°) (see FIG. 9). The solid line in the figure shows the relationship between the toner height and the electrostatic capacity when the arrangement of the electrodes in FIG. 6 is tilted counterclockwise by 45° (−45°).
図15に示すように+45°電極を傾けた場合、-45°電極を傾けた場合いずれも、トナー高さの変化に対してほぼ一定の静電容量の変化が得られる。従って、+45°電極を傾けた場合、-45°電極を傾けた場合いずれでも、静電容量に基づいて、良好にトナーエンド判定を行うことができる。 As shown in FIG. 15, when the +45.degree. Therefore, whether the +45.degree.
図16は、一対の電極のうち一方の電極を、搬送スクリュ614の軸614bとした例を示す概略図である。図16(a)は、搬送ノズル周辺の拡大図であり、図16(b)は、図16(a)のB-B断面図である。
この図16の例では、搬送スクリュ614の軸614bを導電性部材の金属とし、搬送スクリュ614の羽根614aは、絶縁性部材で構成する。そして、搬送スクリュ614の軸614bと電極65との間で電界を形成し、その間の静電容量を計測する。
FIG. 16 is a schematic diagram showing an example in which one of the pair of electrodes is the
In the example of FIG. 16, the
この図16に示す構成では、電極間の距離(搬送スクリュの軸614bと電極65との距離)を、一対の電極を、搬送ノズルを挟んで対向して設けたものに比べて短くすることができ、感度を上げる(トナー量の変化に対する静電容量の変化を大きくする)ことができる。これにより、精度よくトナーエンドの検知を行なうことができる。また、既存部材を電極にすることができ、装置のコストダウンを図ることができる。
In the configuration shown in FIG. 16, the distance between the electrodes (the distance between the
図17は、搬送スクリュ614の軸614bを電極としたときのトナー高さと、静電容量との関係を示すグラフである。図17に示す「△」プロットのグラフは、図18(a)に示すように、外部電極65を搬送ノズルの側部に設けたときのトナー高さと静電容量との関係を示すグラフである。また、図17の「□」プロットのグラフは、図18(b)に示すように、外部電極65を搬送ノズルの下部に設けたときのトナー高さと静電容量との関係を示すグラフである。また、図17の「○」プロットのグラフは、図18(c)に示すように、外部電極65を搬送ノズルの上部に設けたときのトナー高さと静電容量との関係を示すグラフである。
FIG. 17 is a graph showing the relationship between the toner height and the electrostatic capacity when the
図17に示すように、電極65を搬送ノズル611の上部に設けた図18(c)の構成が、トナー高さが高いときの感度が高い。従って、トナー容器内のトナーが残り僅かととなりトナー容器32から搬送ノズル611へ供給されるトナー量が減少し始める段階で、トナーエンド判定を行いたい場合は、図18(c)の構成を採用することで、感度よくトナーエンドの検知を行なうことができる。
As shown in FIG. 17, the configuration of FIG. 18C in which the
また、図17に示すように、電極65を搬送ノズルの下部に設けた図18(b)の構成が、トナー高さが低いときの感度が高い。従って、トナー容器内のトナーがほぼ無くなり、トナー容器から搬送ノズルへ供給されるトナー量がほとんどない段階でトナーエンド判定を行いたい場合は、図18(b)の構成を採用することで、感度よくトナーエンドの検知を行なうことができる。
Also, as shown in FIG. 17, the configuration of FIG. 18B in which the
また、図19に示すように、電極65を搬送ノズル611の一部とすることで、さらに電極間の距離を短くすることができる。
Further, as shown in FIG. 19, by using the
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様1)
トナー容器32などの粉体容器から粉体を搬送するための搬送ノズル611などの粉体搬送路を備えたトナー補給装置60などの粉体補給装置において、粉体搬送路に一対の電極65,66を配置し、電極間の静電容量の変化に基づいて、粉体搬送路内の粉体量を検知する。
特許文献1に記載のように、粉体容器の外側であって、粉体容器の下方に、粉体容器に対して所定の間隔を開けて配置された一対の電極間の静電容量の変化から粉体容器内の粉体残量を検知するものは、以下の理由により粉体残量の検知を精度よく行えないおそれがある。すなわち、トナーボトルなどの粉体容器は、装置本体に対して着脱可能に設けられており、粉体容器が空になると、満杯の粉体容器に交換される。形状誤差などにより、粉体容器が交換される度に一対の電極と粉体容器との間の距離が変動する。その結果、粉体容器内の粉体量が同一であってもセットされる粉体容器によって電極間の静電容量が異なり、粉体容器内の粉体残量の検知を精度よく行えないおそれがある。
これに対し、態様1では、電極間の静電容量に基づいて、粉体搬送路内の粉体量を検知するようにした。粉体容器内の粉体量が残り少なくなると、粉体容器から粉体搬送路へ供給される粉体量が少なくなり、粉体搬送路内の粉体量が少なくなる。よって、粉体搬送路内の静電容量に基づいて、粉体容器内の粉体残量が残り少ないことを検知できる。そして、粉体搬送路は、交換されるものではなく、装置本体の所定の位置に固定された状態が維持される。従って、粉体搬送路と一対の電極との間の距離が変動することはほぼなく、粉体搬送路内の粉体量に対応する静電容量が変動することはほぼない。これにより、粉体搬送路内の粉体量を精度よく検知できる。
What has been described above is only an example, and each of the following aspects has a unique effect.
(Aspect 1)
In a powder replenishing device such as a toner replenishing device 60 having a powder transport path such as a
As described in
On the other hand, in
(態様2)
態様1において、一対の電極65,66を、搬送ノズル611などの粉体搬送路を挟んで対向配置した。
これによれば、実施形態で説明したように、搬送ノズル611などの粉体搬送路の粉体搬送方向と直交する断面において、粉体搬送路内全体の静電容量の変化を計測することができ、搬送ノズル内の粉体量の変化を良好に検知することができる。これにより、良好にトナーエンドの判定を行うことができる。また、粉体搬送路内に電極を配置した場合に比べて、電極がトナーなどの粉体により汚れるのを抑制することができる。
(Aspect 2)
In
According to this, as described in the embodiment, it is possible to measure the change in capacitance in the entire powder conveying path in a cross section perpendicular to the powder conveying direction of the powder conveying path, such as the conveying
(態様3)
態様2において、搬送ノズル611などの粉体搬送路は、トナーなどの粉体を水平方向に搬送するものであり、一対の電極を、粉体搬送路を挟んで上下方向に対向配置した。
これによれば、実施形態で説明したように、搬送ノズル611などの粉体搬送路内のトナー量が減少し始めたことを感度よく検知することができる。
(Aspect 3)
In
According to this, as described in the embodiment, it is possible to detect with high sensitivity that the amount of toner in the powder conveying path such as the conveying
(態様4)
態様3において、搬送ノズル611などの粉体搬送路は、円筒形状であり、一対の電極は円弧形状である。
これによれば、実施形態で説明したように、電極の端部間の距離を短くすることができ、感度を高めることができる。
(Aspect 4)
In
According to this, as described in the embodiment, the distance between the ends of the electrodes can be shortened, and the sensitivity can be enhanced.
(態様5)
態様1乃至4いずれかにおいて、搬送ノズル611などの粉体搬送路の一部を、一対の電極で構成した。
これによれば、実施形態で説明したように、一対の電極を搬送ノズル611などの粉体搬送路の外側に配置するものに比べて、電極間の距離を短くでき感度を高めることができる。また、静電容量検知領域で、搬送経路の内周面にトナーなどの粉体が付着するのを抑制でき、精度よく粉体の残量を検知することができる。さらには、粉体搬送路の静電容量の変化による検知精度の低下を抑制することができる。
(Aspect 5)
In any one of
According to this, as described in the embodiment, the distance between the electrodes can be shortened and the sensitivity can be improved compared to the arrangement of the pair of electrodes outside the powder conveying path such as the conveying
(態様6)
態様2において、一対の電極は、平板である。
これによれば、実施形態で説明したように、電極間の電気力線を均一にでき、多少、組み付け誤差があっても、静電容量が大幅に変動することがない。その結果、キャリブレーションを不要にでき、製造コストの増加を抑えることができる。
(Aspect 6)
In
According to this, as described in the embodiment, the lines of electric force between the electrodes can be made uniform, and even if there is some assembly error, the capacitance will not fluctuate significantly. As a result, calibration can be made unnecessary, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
(態様7)
態様6において、一対の平板を平行に配置した。
これによれば、実施形態で説明したように、電極間の電気力線を均一にでき、搬送ノズルなどの粉体搬送路内でトナーなどの粉体が偏在してとき、偏在していないときとで、静電容量が変化せず、安定的に粉体残量を検知することができる。
(Aspect 7)
In aspect 6, a pair of flat plates are arranged in parallel.
According to this, as described in the embodiment, the lines of electric force between the electrodes can be made uniform. Therefore, the remaining amount of powder can be stably detected without changing the capacitance.
(態様8)
態様2乃至7いずれかにおいて、搬送ノズル611などの粉体搬送内に配置された粉体を搬送する搬送スクリュ614が、絶縁性部材で構成されている。
これによれば、実施形態で説明したように搬送スクリュが、静電容量に影響を与えるのを防止することができる。
(Aspect 8)
In any one of
According to this, it is possible to prevent the conveying screw from affecting the capacitance as described in the embodiment.
(態様9)
態様1において、一対の電極のうち、一方は粉体搬送内に配置した内部電極であり、他方は、粉体搬送路外に配置した外部電極である。
これによれば、実施形態で説明したように、一対の電極を粉体搬送路を挟んで対向して設けたものに比べて、電極間の距離を短くでき、感度を高めることができる。
(Aspect 9)
In
According to this, as described in the embodiment, the distance between the electrodes can be shortened and the sensitivity can be improved compared to the case where a pair of electrodes are provided facing each other with the powder conveying path interposed therebetween.
(態様10)
態様9において、前記内部電極は、搬送ノズル611などの粉体搬送内に配置されたトナーなどの粉体を搬送する搬送スクリュ614の軸614bである。
これによれば、既存の部材を電極として用いることができるので、装置のコストダウンを図ることができる。
(Mode 10)
In aspect 9, the internal electrode is the
According to this, an existing member can be used as the electrode, so that the cost of the device can be reduced.
(態様11)
態様10において、搬送スクリュ614の羽根614aが、絶縁性部材で構成されている。
これによれば、搬送スクリュの羽根が、静電容量に影響を与えるのを抑制することができる。
(Aspect 11)
In aspect 10, the
According to this, it is possible to suppress the blades of the conveying screw from affecting the capacitance.
(態様12)
態様1乃至11いずれかにおいて、トナー容器32などの粉体容器は、円筒形状であり、回転可能である。
これによれば、実施形態で説明したように、トナー容器などの粉体容器の回転時の偏心の影響を受けることなく、精度よく粉体容器の残量を検知することができる。
(Aspect 12)
In any of aspects 1-11, the powder container, such as toner container 32, is cylindrical and rotatable.
According to this, as described in the embodiment, the remaining amount of the powder container can be accurately detected without being affected by eccentricity during rotation of the powder container such as the toner container.
(態様13)
感光体41などの像担持体と、現像剤を用いて像担持体上の潜像を現像する現像装置50などの現像手段と、現像手段で使用される現像剤を収容するトナー容器32などの現像剤収容容器と、現像剤収容容器内の現像剤を前記現像手段に補給するトナー補給装置60などの現像剤補給手段とを備えた画像形成装置において、現像剤補給手段として、態様1乃至12いずれかの粉体補給装置を用いた。
これによれば、現像剤収容容器内の現像剤の残量を良好に検知することができる。
(Aspect 13)
An image carrier such as a photoreceptor 41, developing means such as a developing
According to this, the remaining amount of the developer in the developer container can be detected satisfactorily.
32 :トナー容器
33 :容器本体
34 :容器先端側カバー
41 :感光体
46 :作像部
50 :現像装置
60 :トナー補給装置
64 :トナー落下搬送経路
65 :電極
66 :電極
70 :トナー容器収容部
90 :制御部
91 :容器回転駆動部
92 :表示部
100 :プリンタ部
301 :容器ギア
302 :螺旋状突起
303 :把手部
605 :搬送スクリュギア
608 :セットカバー
611 :搬送ノズル
614 :搬送スクリュ
614a :羽根
614b :軸
32 : Toner container 33 : Container main body 34 : Container tip side cover 41 : Photoreceptor 46 : Image forming unit 50 : Developing device 60 : Toner replenishing device 64 : Toner drop conveying path 65 : Electrode 66 : Electrode 70 : Toner container housing 90 : Control unit 91 : Container rotation driving unit 92 : Display unit 100 : Printer unit 301 : Container gear 302 : Spiral projection 303 : Handle 605 : Conveying screw gear 608 : Set cover 611 : Conveying nozzle 614 : Conveying
Claims (12)
前記粉体搬送路に一対の電極を配置し、前記電極間の静電容量の変化に基づいて、前記粉体搬送路内の粉体量を検知し、
前記粉体搬送路の一部を、前記一対の電極で構成したことを特徴とする粉体補給装置。 In a powder replenishing device provided with a powder conveying path for conveying powder in a powder container,
arranging a pair of electrodes in the powder conveying path, and detecting the amount of powder in the powder conveying path based on a change in capacitance between the electrodes ;
A powder replenishing device , wherein a part of the powder conveying path is constituted by the pair of electrodes .
前記一対の電極を、前記粉体搬送路を挟んで対向配置したことを特徴とする粉体補給装置。 In the powder supply device according to claim 1,
A powder replenishing device, wherein the pair of electrodes are arranged opposite to each other with the powder conveying path interposed therebetween.
前記粉体搬送路は、前記粉体を水平方向に搬送するものであり、
前記一対の電極を、前記粉体搬送路を挟んで上下方向に対向配置したことを特徴とする粉体補給装置。 In the powder supply device according to claim 2,
The powder conveying path conveys the powder in a horizontal direction,
A powder replenishing device, wherein the pair of electrodes are vertically opposed to each other with the powder conveying path interposed therebetween.
前記粉体搬送路は、円筒形状であり、
一対の電極は、円弧形状であることを特徴とする粉体補給装置。 In the powder supply device according to claim 3,
The powder conveying path has a cylindrical shape,
A powder replenishing device, wherein the pair of electrodes are arc-shaped .
一対の電極は、平板であることを特徴とする粉体補給装置。 In the powder supply device according to claim 2,
A powder supply device, wherein the pair of electrodes are flat plates.
一対の平板を平行に配置したことを特徴とする粉体補給装置。 In the powder supply device according to claim 5 ,
A powder replenishing device comprising a pair of flat plates arranged in parallel.
前記粉体搬送路内に配置された粉体を搬送する搬送スクリュが、絶縁性部材で構成されていることを特徴とする粉体補給装置。 In the powder supply device according to any one of claims 2 to 6 ,
A powder replenishing device, wherein a conveying screw arranged in the powder conveying path for conveying the powder is made of an insulating member.
前記粉体搬送路に一対の電極を配置し、前記電極間の静電容量の変化に基づいて、前記粉体搬送路内の粉体量を検知し、
前記一対の電極のうち、一方は粉体搬送内に配置した内部電極であり、他方は、粉体搬送路外に配置した外部電極であることを特徴とする粉体補給装置。 In a powder replenishing device provided with a powder conveying path for conveying powder in a powder container,
arranging a pair of electrodes in the powder conveying path, and detecting the amount of powder in the powder conveying path based on a change in capacitance between the electrodes;
A powder replenishing device, wherein one of the pair of electrodes is an internal electrode arranged inside the powder conveying path, and the other is an external electrode arranged outside the powder conveying path.
前記内部電極は、前記粉体搬送内に配置された粉体を搬送する搬送スクリュの軸であることを特徴とする粉体補給装置。 In the powder supply device according to claim 8 ,
The powder replenishing device, wherein the internal electrode is a shaft of a conveying screw that conveys the powder arranged in the powder conveying device.
前記搬送スクリュの羽根が、絶縁性部材で構成されていることを特徴とする粉体補給装置。 In the powder supply device according to claim 9 ,
A powder replenishing device, wherein the blades of the conveying screw are made of an insulating material.
前記粉体容器は、円筒形状であり、回転可能であることを特徴とする粉体補給装置。 In the powder supply device according to any one of claims 1 to 10 ,
The powder supply device, wherein the powder container is cylindrical and rotatable.
現像剤を用いて像担持体上の潜像を現像する現像手段と、
前記現像手段で使用される現像剤を収容する現像剤収容容器と、
前記現像剤収容容器内の現像剤を前記現像手段に補給する現像剤補給手段とを備えた画像形成装置において、
前記現像剤補給手段として、請求項1乃至11いずれか一項に記載の粉体補給装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 an image carrier;
a developing means for developing the latent image on the image carrier using a developer;
a developer storage container that stores the developer used in the developing means;
An image forming apparatus comprising a developer replenishing means for replenishing the developing means with the developer in the developer container,
An image forming apparatus using the powder replenishing device according to any one of claims 1 to 11 as the developer replenishing means.
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